DE19756752A1

DE19756752A1 - Method and circuit arrangement for checking engine brakes

Info

Publication number: DE19756752A1
Application number: DE1997156752
Authority: DE
Inventors: Alfons Dipl Ing Baumgartner; Helmut Schlick; Hans Dipl Ing Lengenfelder
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 1999-06-24
Also published as: EP0924583A2; EP0924583A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung von Motorbremsen ei nes Elektromotors nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Anord nung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff von Anspruch 11.The invention relates to a method for checking engine brakes Nes electric motor according to the preamble of claim 1 and an arrangement tion for performing the method according to the preamble of claim 11.

Aus der EP 380 707 A1 ist ein Verfahren bekannt, um eine Kollision von Teilen einer Werkzeugmaschine, die durch Servo-Motoren angetrieben wer den, mit anderen Objekten zu detektieren. Wurde eine Kollision detektiert, wird der Antrieb der Maschinenteile sofort angehalten. Dadurch soll der Schaden an den Maschinenteilen möglichst gering gehalten werden. Bei diesem Verfahren wird ein Wert eines Kollisions-Parameters, der beispiels weise das Drehmoment oder die Geschwindigkeit des jeweils für die Bewe gung relevanten Servomotors beinhaltet, periodisch ermittelt und die Ände rung dieses Werts detektiert. Sobald diese Änderung einen Schwellwert überschreitet, wird eine Kollision erkannt und der Servomotor angehalten. Um den Servomotor anzuhalten wird durch die Steuerung das Drehmoment des Servomotors auf Null eingestellt. Alternativ kann nach der Detektion ei ner Kollision auch ein negatives Drehmoment eingestellt werden, das zur bisherigen Geschwindigkeit proportional ist, um den Motor zu bremsen. A method is known from EP 380 707 A1 to avoid a collision of Parts of a machine tool that are driven by servo motors to detect with other objects. If a collision was detected, the drive of the machine parts is stopped immediately. This is supposed to Damage to the machine parts can be kept as low as possible. At This method takes a value of a collision parameter, for example assign the torque or the speed of each for the movement relevant servo motor, periodically determined and the changes detection of this value. Once this change a threshold a collision is detected and the servo motor is stopped. In order to stop the servo motor, the control uses the torque of the servo motor is set to zero. Alternatively, ei ner collision, a negative torque can also be set, which leads to previous speed is proportional to brake the engine.

Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß ein Abbremsen des Servomo tors durch die Steuerung aktiv gesteuert werden muß. Falls, beispielsweise bei einem Stromausfall, die Steuerung ausfällt, kann aufgrund der Massen trägheit der sich bewegenden Teile der Werkzeugmaschine eine weitere Bewegung und damit ein größerer Schaden nicht verhindert werden. Weiter hin ist keine mechanische Bremse bekannt, die bei einem Ausschalten der Werkzeugmaschine vertikal bewegliche Teile der Werkzeugmaschine fixiert, so daß eine Bewegung aufgrund der Schwerkraft möglich ist und die Ma schine dadurch beschädigt wird.This method has the disadvantage that braking the Servomo tors must be actively controlled by the controller. If, for example in the event of a power failure, the control system may fail due to the masses inertia of the moving parts of the machine tool another Movement and therefore greater damage cannot be prevented. Next no mechanical brake is known that when the Machine tool vertically movable parts of the machine tool fixed, so that movement due to gravity is possible and the Ma machine is damaged.

Es liegt auf der Hand, daß bei Werkzeugmaschinen oder Robotern zum An halten eines Elektromotors im Fehlerfall nur möglichst kurze Wege benötigt werden dürfen. Dadurch soll die Sicherheit insbesondere für den Bediener erhöht und Schäden an Maschine, Werkzeug und Werkstück verhindert werden. Um dies zu ermöglichen, sind Bremsen vorgesehen, die elektrisch bzw. mechanisch wirken. Bei den elektrisch wirkenden Bremsen wird durch eine entsprechende Veränderung des elektro-magnetischen Feldes im Elek tromotor die Drehung des Rotors gebremst. Dafür wird der Motorstrom des Elektromotors durch die Steuerung entsprechend geregelt. Diese Bremsen sind praktisch verschleißfrei. Wenn jedoch kein derartiges elektro-magneti sches Feld mehr erzeugt werden kann, weil z. B. die Stromversorgung oder die Steuerung ausgefallen ist, müssen aus Sicherheitsgründen zusätzliche mechanische Bremsen einen kurzen Bremsweg sowie das Anhalten vertikal beweglicher Maschinenteile, sogenannter vertikaler oder hängender Achsen, sicherstellen.It is obvious that with machine tools or robots keeping an electric motor in the event of a fault requires only the shortest possible distances may be. This is intended to ensure safety, particularly for the operator increases and prevents damage to the machine, tool and workpiece become. To make this possible, brakes are provided that are electric or act mechanically. With the electrically acting brakes is by a corresponding change in the electro-magnetic field in the elec motor braked the rotation of the rotor. For this, the motor current of the Electric motor regulated accordingly by the control. These brakes are practically wear-free. However, if no such electro-magneti cal field can be generated because z. B. the power supply or the control system has failed, additional safety reasons are required mechanical braking a short stopping distance as well as stopping vertically moving machine parts, so-called vertical or hanging axes, to ensure.

Diese mechanischen Bremsen weisen jedoch den Nachteil auf, daß im Ver gleich zu den elektro-magnetischen Bremsen Verschleiß, Verschmutzung und Alterung zu Fehlfunktionen bis hin zum Ausfall führen können.However, these mechanical brakes have the disadvantage that in Ver equal to the electro-magnetic brakes wear, pollution and aging can lead to malfunctions and even failure.

Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren und eine Anordnung anzuge ben, durch die eine Steuerung einer Werkzeugmaschine oder eines Robo ters erkennen kann, ob die mechanischen Bremsen fehlerfrei arbeiten und somit einen sicheren Betrieb ermöglichen.It is therefore the task of applying a method and an arrangement ben, through the control of a machine tool or a robot ters can recognize whether the mechanical brakes are working properly and thus enable safe operation.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 und Anspruch 11 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by those specified in claim 1 and claim 11 Features resolved.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß die an einer NC-Werkzeugmaschine oder einem Roboter vorhandenen mechanischen Bremsen regelmäßig auf ihre Funktion überprüft werden können. Weiterhin ist dabei von Vorteil, daß bei einer derartigen Überprüfung bei funktionieren den Bremsen nicht zwangsläufig eine Bewegung der Elektromotoren und damit der Achsen oder der Spindel erfolgen muß und auch bei einem voll ständigen Versagen der mechanischen Bremsen nur eine vernachlässigbar geringe Bewegung erfolgt. Dadurch tritt an den mechanischen Bremsen kein Verschleiß auf und für die Überprüfung der Bremsen müssen keine speziel len Spindel- und Achsstellungen angefahren werden, in denen eine Bewe gung möglich wäre.The inventive method has the advantage that the one NC machine tool or a robot existing mechanical Brakes can be checked regularly for their function. Farther is advantageous in that such a check will work with the brakes do not necessarily have to move the electric motors and so that the axes or the spindle must be done and also with one full constant failure of the mechanical brakes is only a negligible slight movement occurs. This prevents the mechanical brakes from occurring Wear on and for checking the brakes do not have to be special len spindle and axis positions are approached, in which a movement would be possible.

Weiterhin kann durch eine zweikanalige Überprüfung der Bremsen insbe sondere anhand unterschiedlicher Kriterien eine sichere Überwachung reali siert werden. Vorteilhaft ist außerdem, daß zur Ermittlung des Motorstroms die bereits für den Motorstromregelkreis vorhandenen Baugruppen zur Er mittlung des Motorstroms und der Rotorstellung des Elektromotors mitbe nutzt werden können.Furthermore, a two-channel check of the brakes in particular reliable monitoring based on different criteria be settled. It is also advantageous that to determine the motor current the modules already available for the motor current control loop for the Er averaging of the motor current and the rotor position of the electric motor can be used.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigt:The invention is described below with reference to the drawing Embodiments explained in more detail. It shows:

Fig. 1 einen möglichen Ablaufplan für das erfindungsgemäße Verfahren, Fig. 1 shows a possible flow chart for the inventive method,

Fig. 2 eine Realisierungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, Fig. 2 shows a realization form of the inventive arrangement,

Fig. 3 einen alternativen Ablaufplan für das erfindungsgemäße Verfahren. Fig. 3 shows an alternative flow chart for the method according to the invention.

In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt. Sobald nach Ein schalten der NC-Werkzeugmaschine oder des Roboters deren Steuerung ohnehin einen Funktionstest durchführt, werden auch die mechanischen Bremsen MBR überprüft. Zusätzlich kann die Funktion der mechanischen Bremsen MBR in bestimmten Zeitabständen überprüft werden. Das Verfah ren zur Überprüfung der mechanischen Bremsen MBR wird durch die Steu ereinheit der Werkzeugmaschine abgearbeitet.In Fig. 1, the inventive method is illustrated. As soon as the control of the NC machine tool or the robot performs a function test anyway, the mechanical brakes MBR are also checked. In addition, the function of the MBR mechanical brakes can be checked at certain intervals. The procedure for checking the mechanical brakes MBR is carried out by the control unit of the machine tool.

Sofern dies nicht bereits der Fall ist, wird der Elektromotor EM, welcher der zu überprüfenden mechanischen Bremse MBR zugeordnet ist, zunächst auf Drehzahl Null gebracht. Dies kann auf beliebige Weise erfolgen, beispiels weise mittels der elektro-magnetischen Bremse EBR.If this is not already the case, the electric motor EM, which is the assigned to the mechanical brake MBR to be checked, first on Brought speed zero. This can be done in any way, for example wise by means of the electro-magnetic brake EBR.

Anschließend wird im Stillstand ausschließlich die mechanische Bremse MBR eingelegt, so daß der Elektromotor EM nur durch die mechanische Bremse MBR gebremst wird.Afterwards, only the mechanical brake is applied at standstill MBR inserted so that the electric motor EM only through the mechanical Brake MBR is braked.

Danach wird dem Elektromotor EM bei eingelegter mechanischer Bremse MBR ein definierter Anlaufstrom Ia zugeleitet, der ein definiertes Drehmo ment im Elektromotor EM erzeugt, so daß der Elektromotor EM ohne einge legte mechanische Bremse MBR sicher anlaufen würde. Dieses definierte Drehmoment ist vorzugsweise nur so groß, daß eine funktionierende, ein gelegte mechanische Bremse MBR keine Drehung im Elektromotor EM zu läßt.Then the electric motor EM with the mechanical brake engaged MBR fed a defined starting current Ia, which has a defined torque generated in the electric motor EM, so that the electric motor EM without turned on put mechanical brake MBR would start safely. This defined Torque is preferably only so great that a working one added mechanical brake MBR no rotation in the electric motor EM leaves.

Wird eine definierte Anlaufspannung Ua an den Elektromotor EM angelegt, stellt sich ein bestimmter Motorstrom I ein, der bei einer Belastung des Elek tromotors EM durch die eingelegte mechanische Bremse MBR wesentlich größer ist, als bei einer Fehlfunktion der mechanischen Bremse MBR. Bei einer Fehlfunktion der mechanischen Bremse MBR würde der Elektromotor EM aufgrund der geringeren Bremswirkung bei gleicher Anlaufspannung Ua in Rotation versetzt. Durch die aufgrund der Rotation im Elektromotor EM er zeugte elektro-magnetische Kraft (Gegen-EMK) wäre der Motorstrom I klei ner.If a defined starting voltage Ua is applied to the electric motor EM, sets a certain motor current I, which when the elec tromotors EM thanks to the inserted MBR mechanical brake is greater than if the MBR mechanical brake malfunctions. At A malfunction of the MBR mechanical brake would result in the electric motor EM due to the lower braking effect with the same starting voltage Ua set in rotation. Due to the rotation in the electric motor EM he generated electro-magnetic force (counter-EMF), the motor current I would be small ner.

Sollte die mechanische Bremse MBR defekt sein, erkennt dies die Steue rung ST daher durch einen Vergleich eines gespeicherten Schwellwertes Is für den Motorstrom bei funktionierender mechanischer Bremse MBR mit dem tatsächlichen Motorstrom I. Bei zu großem Motorstrom I schaltet die Steue rung sofort die Anlaufspannung Ua ab und aktiviert die elektro-magnetische Bremse EBR, so daß nur eine geringfügige Drehbewegung des Elektromo tors EM möglich ist. Zusätzlich aktiviert die Steuerung ST eine Fehlermel dung, die an den Benutzer ausgegeben wird, und bremst auch die anderen Elektromotoren der Maschine, die mit dem fehlerhaften Elektromotor EM in einem Wirkzusammenhang stehen, mittels deren elektro-magnetischen Bremsen EBR unverzüglich ab.If the mechanical brake MBR is defective, this recognizes the steering tion ST therefore by comparing a stored threshold value Is for the motor current when the MBR mechanical brake is working with the actual motor current I. If the motor current I is too high, the control switches the starting voltage Ua immediately and activates the electromagnetic Brake EBR, so that only a slight rotation of the electromo tors EM is possible. In addition, the control ST activates an error message which is given to the user and also brakes the others Electric motors of the machine with the faulty electric motor EM in are related, by means of their electro-magnetic Brake the EWC immediately.

Dies ist nur eine Möglichkeit die mechanische Bremse MBR auf deren Wirk samkeit zu überprüfen. Alternativ zur Vorgabe einer konstanten Spannung und Überprüfung des im Elektromotor EM resultierenden Stroms kann auch ein konstanter Strom vorgegeben werden und anhand der daraus resultie renden Motorspannung die mechanischen Bremse MBR überprüft werden. Von diesem Fall soll in der weiteren Beschreibung ausgegangen werden.This is only one way the MBR mechanical brake works to check totality. As an alternative to specifying a constant voltage and checking the current resulting in the electric motor EM can also a constant current can be specified and based on the result the mechanical brake MBR are checked. This case should be assumed in the further description.

Wird ein definierter Anlaufstrom Ia dem Elektromotor EM zugeleitet, stellt sich eine bestimmte Motorspannung U ein, die bei einer Belastung des Elektromotors EM durch die eingelegte mechanische Bremse MBR wesent lich kleiner ist, als bei einer Fehlfunktion der mechanischen Bremse MBR. Bei einer Fehlfunktion der mechanischen Bremse MBR würde der Elektro motor EM aufgrund der geringeren Bremswirkung bei gleichem Anlaufstrom Ia in Rotation versetzt. Durch die aufgrund der Rotation im Elektromotor EM erzeugte elektro-magnetische Kraft (Gegen-EMK) wäre die Motorspannung U größer. If a defined starting current Ia is supplied to the electric motor EM, the a certain motor voltage U, which when the Electric motor EM through the inserted MBR mechanical brake is smaller than if the MBR mechanical brake malfunctions. If the MBR mechanical brake malfunctions, the electrical system would fail motor EM due to the lower braking effect with the same starting current Ia set in rotation. Due to the rotation in the electric motor EM generated electromagnetic force (back EMF) would be the motor voltage U bigger.

Sollte die mechanische Bremse MBR defekt sein, erkennt dies die Steue rung ST durch einen Vergleich eines gespeicherten Schwellwertes Is für die Motorspannung bei funktionierender mechanischer Bremse MBR mit der tat sächlichen Motorspannung U. Bei zu geringer Motorspannung U schaltet die Steuerung sofort den Anlaufstrom Ia ab und aktiviert die elektro-magnetische Bremse EBR, so daß nur eine geringfügige Drehbewegung des Elektromo tors EM möglich ist. Zusätzlich aktiviert die Steuerung ST eine Fehlermel dung, die an den Benutzer ausgegeben wird, und bremst auch die anderen Elektromotoren der Maschine, die mit dem fehlerhaften Elektromotor EM in einem Wirkzusammenhang stehen, mittels deren elektro-magnetischen Bremsen EBR unverzüglich ab.If the mechanical brake MBR is defective, this recognizes the steering tion ST by comparing a stored threshold value Is for the Motor tension with a working MBR mechanical brake with the deed Actual motor voltage U. If the motor voltage U is too low, the Control immediately the starting current Ia and activates the electro-magnetic Brake EBR, so that only a slight rotation of the electromo tors EM is possible. In addition, the control ST activates an error message which is given to the user and also brakes the others Electric motors of the machine with the faulty electric motor EM in are related, by means of their electro-magnetic Brake the EWC immediately.

Abhängig davon, ob ein Anlaufstrom Ia oder eine Anlaufspannung Ua vorge geben wird, sind außerdem unterschiedliche Schwellwerte Is abzuspeichern. Dabei wird der Schwellwert Is bei der Einstellung des betreffenden Elektro motors EM an der Maschine oder bereits bei dessen Herstellung in einem Speicher SP gespeichert. Weiterhin kann für jede zu überprüfende mechani sche Bremse MBR aller an einer Maschine vorhandenen Elektromotore EM und für jede Drehrichtung jedes Elektromotors EM ein eigener Schwellwert Is abgespeichert werden.Depending on whether a starting current Ia or a starting voltage Ua is preferred different threshold values Is must also be saved. The threshold value Is is used when setting the relevant electric motors EM on the machine or already during its manufacture in one Memory SP saved. Furthermore, for each mechani to be checked MBR brake of all EM electric motors on a machine and a separate threshold value Is for each direction of rotation of each electric motor EM can be saved.

Alternativ zu einer einmaligen Abspeicherung der Schwellwerte Is kann bei jeder Überprüfung der mechanischen Bremse MBR der Elektromotor EM zunächst ohne Belastung, d. h. ohne Aktivierung der mechanischen Bremse MBR, betrieben und der sich bei einem definierten Anlaufstrom Ia einstel lende Wert für die Motorspannung U ermittelt werden. Dieser dient als Schwellwert Is. Anschließend wird der Elektromotor EM abgebremst und die mechanische Bremse MBR aktiviert sowie erneut der definierte Anlaufstrom Ia dem Elektromotor EM zugeleitet. Die dann ermittelte Motorspannung U wird mit dem vorher ermittelten Schwellwert Is verglichen. Bei einem nur ge ringen Unterschied wird eine Fehlfunktion der mechanischen Bremse MBR durch die Steuerung ST erkannt und die oben beschriebenen Maßnahmen zur Herstellung eines sicheren Betriebszustands werden ausgelöst.As an alternative to storing the threshold values Is once, at every check of the mechanical brake MBR of the electric motor EM initially without load, d. H. without activation of the mechanical brake MBR, operated and which is set at a defined starting current Ia lend value for the motor voltage U can be determined. This serves as Threshold value Is. The electric motor EM is then braked and the mechanical brake MBR activated and again the defined starting current Ia fed to the electric motor EM. The motor voltage U then determined is compared with the previously determined threshold value Is. With only one wrestle difference will malfunction the mechanical brake MBR recognized by the control ST and the measures described above to establish a safe operating state are triggered.

In einer alternativen Ausführungsform kann eine Drehung des Rotors des Elektromotors EM bei fehlerhafter mechanischer Bremse MBR zusätzlich oder alternativ durch Meßsysteme, wie den Drehgeber DG des Elektromo tors EM und/oder durch das gegebenenfalls vorhandene Längenmeßsystem LS für die Lageregelung der Steuerung erkannt werden.In an alternative embodiment, a rotation of the rotor of the Electric motor EM additionally with faulty mechanical brake MBR or alternatively by measuring systems, such as the DG DG of the Elektromo tors EM and / or by the existing length measuring system LS are recognized for the position control of the control.

Nachdem, wie oben detailliert beschrieben, die mechanische Bremse MBR eingelegt und dem Elektromotor EM ein Anlaufstrom Ia zugeleitet wurde, detektiert die Steuerung ST bei einer defekten mechanischen Bremse MBR mittels des dem Elektromotor EM zugeordneten Drehgebers DG oder Län genmeßsystems LS bereits eine sehr geringe Drehbewegung des Elektro motors EM und schaltet daraufhin sofort den Anlaufstrom Ia ab. Zusätzlich aktiviert die Steuerung ST eine Fehlermeldung, die an den Benutzer ausge geben wird, und bremst auch die anderen Elektromotoren der Maschine, die mit dem fehlerhaften Elektromotor EM in einem Wirkzusammenhang stehen, mittels deren elektro-magnetischen Bremsen EBR unverzüglich ab. Dadurch ist sichergestellt, daß auch im Fehlerfall nur eine vernachlässigbar kleine Bewegung des Elektromotors EM möglich ist. Außerdem wird sichergestellt, daß durch weitere Elektromotoren, die mit dem fehlerhaften in einem Wirk zusammenhang stehen, ebenfalls abgebremst werden, um Schaden an der Maschine zu verhindern. Ein Wirkzusammenhang kann beispielsweise da durch bestehen, daß der Elektromotor EM mit der schadhaften mechani schen Bremse MBR einer der drei Achsantriebe für eine dreidimensionale Bewegung eines Werkzeugs einer Werkzeugmaschine ist. After, as described in detail above, the mechanical brake MBR inserted and a starting current Ia was fed to the electric motor EM, the control unit ST detects a defective mechanical brake MBR by means of the rotary encoder DG or Län assigned to the electric motor EM genmeßsystems LS already a very slight rotation of the electrical motors EM and then immediately switches off the starting current Ia. In addition the control ST activates an error message that is sent to the user and also slows down the other electric motors on the machine are related to the faulty electric motor EM, by means of their electro-magnetic brakes EBR immediately. Thereby it is ensured that even in the event of an error, only a negligibly small one Movement of the electric motor EM is possible. It also ensures that by further electric motors that work with the faulty in one stand together, are also slowed down to damage the Prevent machine. An interdependency can be there, for example by consist that the electric motor EM with the defective mechani MBR brake one of the three axle drives for a three-dimensional Movement of a tool of a machine tool is.

Bei funktionierender mechanischer Bremse MBH erfolgt keine Bewegung des Elektromotors EM, da der Anlaufstrom Ia so gering ist, daß die mechani sche Bremse MBR das durch den Anlaufstrom Ia resultierende Drehmoment gerade noch halten kann.If the MBH mechanical brake works, there is no movement of the electric motor EM, since the starting current Ia is so low that the mechani brake MBR the torque resulting from the starting current Ia can just hold.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform wird die mechanische Bremse MBR in beiden Laufrichtungen des Elektromotors EM überprüft. Dafür wird an den Elektromotor EM nach Anlegen des Anlaufstroms Ia und Überprüfen der mechanischen Bremse MBR auch noch der invertierte An laufstrom -Ia angelegt und die mechanische Bremse wird erneut überprüft. Dadurch können laufrichtungsabhängige Veränderungen der Bremswirkung zusätzlich berücksichtigt werden.In a further alternative embodiment, the mechanical Brake MBR checked in both running directions of the electric motor EM. For this purpose, the electric motor EM is applied after the starting current Ia and Check the mechanical brake MBR also the inverted on running current -Ia applied and the mechanical brake is checked again. This can change the braking effect depending on the direction of travel are also taken into account.

Eine weitere Alternative stellt die Ausführungsform dar, daß bei Drehzahl Null des zu überprüfenden Elektromotors EM die mechanische Bremse MBR eingelegt wird. Anschließend wird der Anlaufstrom Ia so lange erhöht, bis durch mindestens eines der mit dem Elektromotor EM gekoppelten Meßsy steme eine Bewegung erkannt wird. Danach wird der Anlaufstrom Ia sofort verringert. Dadurch kann ermittelt werden, wie groß die Bremswirkung der mechanischen Bremse MBR tatsächlich ist. Durch einen Vergleich mit einem Mindestwert Is für die Motorspannung U kann die Steuerung ST erkennen, ob die mechanische Bremse MBR eine noch ausreichende Bremswirkung aufweist.Another alternative is the embodiment that at speed Zero of the electric motor EM to be checked, the mechanical brake MBR is inserted. Then the starting current Ia is increased until by at least one of the measuring systems coupled to the electric motor EM a movement is detected. After that, the starting current Ia immediately decreased. It can be determined how large the braking effect of the mechanical brake MBR is actually. By comparison with one The control ST can recognize the minimum value Is for the motor voltage U whether the mechanical brake MBR still a sufficient braking effect having.

Die Überprüfung der mechanischen Bremsen MBR mehrerer Elektromotoren EM einer NC-Werkzeugmaschine oder eines Roboters kann sowohl gleich zeitig als auch nacheinander erfolgen.Checking the MBR mechanical brakes of several electric motors EM of an NC machine tool or a robot can be the same timely as well as consecutively.

Dabei kann berücksichtigt werden, ob der zur mechanischen Bremse MBR gehörende Elektromotor EM bereits im Stillstand unter Belastung steht, wie dies beispielsweise bei einem Elektromotor EM für die Bewegung von Ma schinenteilen entlang einer vertikalen Achse einer NC-Werkzeugmaschine der Fall ist. In einem solchen Fall wird aufgrund der Gewichtskraft der Ma schinenteile eine laufrichtungsabhängig unterschiedliche Bremswirkung durch die Steuerung ST erkannt werden. Dennoch darf auch in diesem Fall eine Mindest-Bremswirkung durch die mechanische Bremse MBR nicht un terschritten werden.It can be taken into account whether the MBR mechanical brake belonging electric motor EM is already at a standstill under load, like This is the case, for example, with an electric motor EM for the movement of Ma rail parts along a vertical axis of an NC machine tool the case is. In such a case, due to the weight of the Ma rail parts a different braking effect depending on the direction of travel can be recognized by the control ST. Nevertheless, even in this case a minimum braking effect by the mechanical brake MBR not un be crossed.

Um die Bremswirkung der mechanischen Bremse MBR eines Elektromotors EM für eine vertikale Achse zu überprüfen, wird in einer weiteren alternativen Ausführungsform prinzipiell wie bereits beschrieben vorgegangen. Es wird bei Stillstand des Elektromotors EM für die vertikale Achse die zugehörige mechanische Bremse MBR des Elektromotors EM eingelegt. Dann wird der diesem Elektromotor EM zugeleitete Anlaufstrom Ia verändert. Dabei wird berücksichtigt, daß für den Stillstand dem Elektromotor EM aufgrund der Gewichtskraft bereits ein Haltestrom zugeleitet wird, indem dieser Haltestrom als Offsetwert für den Motorstrom berücksichtigt wird. Ausgehend von die sem Haltestrom wird der Motorstrom um den Wert des Anlaufstroms Ia ver ändert. Anschließend wird, wie oben beschrieben, überwacht, ob aufgrund dieser Veränderung des Motorstroms einer der Motorparameter (Drehzahl, Lageistwert, Motorspannung) ein Versagen der mechanischen Bremse MBR erkennen läßt. Ist dies der Fall, wird bei dem Elektromotor EM für die verti kale Achse unverzüglich wieder der Haltestrom durch die Steuerung ST ein gestellt, so daß keine Schäden entstehen können. Weiterhin werden auch alle anderen Elektromotoren EM stillgesetzt und es wird durch die Steuer einheit ST eine Fehlermeldung an den Benutzer ausgegeben.The braking effect of the mechanical brake MBR of an electric motor Checking EM for a vertical axis is another alternative Embodiment proceeded in principle as already described. It will when the electric motor EM is at a standstill for the vertical axis mechanical brake MBR of the electric motor EM inserted. Then the this starting motor Ia supplied to the electric motor EM changed. Doing so takes into account that for the standstill the electric motor EM due to the Weight holding force is already supplied by this holding current is taken into account as the offset value for the motor current. Starting from the The holding current is the motor current by the value of the starting current Ia ver changes. Then, as described above, it is monitored whether due to this change in the motor current one of the motor parameters (speed, Actual position value, motor voltage) a failure of the mechanical brake MBR reveals. If this is the case, the electric motor EM for the verti cal axis immediately the holding current through the control ST on again provided so that no damage can occur. Furthermore, too all other electric motors EM shut down and it is taxed unit ST issued an error message to the user.

Eine weitere Möglichkeit die Wirkung der mechanischen Bremse MBR zu detektieren besteht in der Auswertung der Dynamik des Drehzahlregelkrei ses des Elektromotors EM. Da durch eine Veränderung der Mechanik des Elektromotors EM, welche durch Einlegen der mechanischen Bremse MBR bewirkt wird, auch die Dynamik des Drehzahlregelkreises dieses Elektro motors EM verändert wird, kann zur Detektion der Bremswirkung der me chanischen Bremse MBR die Änderung der Dynamik des Drehzahlregelkrei ses ermittelt werden. Wird eine funktionierende mechanische Bremse MBR, die ausreichend Bremswirkung aufweist, eingelegt, so fängt der Drehzahlre gelkreis an zu schwingen. Ein Maß für die Bremswirkung der mechanischen Bremse MBR ist dabei die im Drehzahlregelkreis auftretende Schwin gungsamplitude. Wird somit durch die Steuerung ST detektiert, daß im Drehzahlregelkreis ein Mindestwert einer Schwingungsamplitude über schritten wird, während die mechanische Bremse MBR eingelegt ist, weist die mechanische Bremse MBR ausreichend Bremswirkung auf. Ist die Schwingungsamplitude im Drehzahlregelkreis jedoch zu gering, wenn die mechanische Bremse MBR eingelegt ist, erkennt die Steuereinheit daran, daß die Bremswirkung der mechanischen Bremse MBR. nicht ausreicht.Another way to get the effect of the mechanical brake MBR Detect consists of evaluating the dynamics of the speed control loop ses of the electric motor EM. Because of a change in the mechanics of the Electric motor EM, which by inserting the mechanical brake MBR also causes the dynamics of the speed control loop of this electric motors EM is changed, can be used to detect the braking effect of the me Chinese brake MBR the change in the dynamics of the speed control loop be determined. If a working mechanical brake MBR, that has sufficient braking effect, the speed begins to catch to swing. A measure of the braking effect of the mechanical Brake MBR is the Schwin occurring in the speed control loop amplitude. It is thus detected by the control ST that in Speed control loop a minimum value of a vibration amplitude above steps while the MBR mechanical brake is engaged the mechanical brake MBR has sufficient braking effect. Is the Vibration amplitude in the speed control loop is too low if the mechanical brake MBR is engaged, the control unit recognizes by that the braking effect of the mechanical brake MBR. not enough.

Soll eine sichere, zweikanalige Überprüfung der mechanischen Bremse MBR durchgeführt werden, können zwei oder mehr der beschriebenen Mög lichkeiten zur Überprüfung kombiniert werden. Dabei überwacht ein erster Prozessor CCU der Steuerung ST einen ersten Motorparameter, z. B. die Motorspannung U, wie in Fig. 1 dargestellt. Durch einen Vergleich mit einem abgespeicherten Schwellwert Is, wird auf eine erste Weise erkannt, ob die mechanische Bremse MBR funktioniert. Zusätzlich überwacht ein zweiter Prozessor MCU gleichzeitig einen zweiten Motorparameter, z. B. die La geistwerte eines Längenmeßsystems LS, wie in Fig. 3 dargestellt. Sobald eine Veränderung des Lageistwertes auftritt, reicht die Bremswirkung der mechanischen Bremse MBR nicht mehr aus und es wird eine Fehlfunktion der mechanischen Bremse MBR durch den Prozessor MCU auf eine zweite Weise erkannt. Alternativ oder zusätzlich zu den beiden genannten Möglich keiten die mechanische Bremse MBR zu überprüfen kann auch jede andere der oben beschriebenen alternativen Überwachungsverfahren benutzt wer den. If a safe, two-channel check of the mechanical brake MBR is to be carried out, two or more of the described options can be combined for the check. A first processor CCU of the controller ST monitors a first engine parameter, e.g. B. the motor voltage U, as shown in Fig. 1. By comparing with a stored threshold value Is, it is recognized in a first way whether the mechanical brake MBR is working. In addition, a second processor MCU simultaneously monitors a second engine parameter, e.g. B. the La spirit values of a length measuring system LS, as shown in Fig. 3. As soon as a change in the actual position value occurs, the braking effect of the mechanical brake MBR is no longer sufficient and a malfunction of the mechanical brake MBR is recognized by the processor MCU in a second way. As an alternative or in addition to the two possibilities mentioned, the mechanical brake MBR can also be checked using any other of the alternative monitoring methods described above.

Da sowohl die Erfassung der Motorparameter des Elektromotors EM mittels unabhängiger Systeme, wie Motorstromdetektor, Drehgeber DG und/oder Längenmeßsystem LS, als auch die Weiterverarbeitung der Signale durch unabhängige Prozessoren CCU und MCU zweikanalig erfolgt, ist die für eine sichere Überprüfung geforderte Redundanz gegeben.Since both the detection of the motor parameters of the electric motor EM by means of independent systems, such as motor current detectors, encoders DG and / or Length measuring system LS, as well as the further processing of the signals independent processors CCU and MCU is two-channel, is for one redundancy required.

Sobald durch nur einen Prozessor CCU oder MCU eine Fehlfunktion der mechanischen Bremse MBR erkannt wurde, wird der Motorstrom I des Elek tromotors EM abgeschaltet und dieser durch die elektro-magnetische Bremse EBR gebremst. Weiterhin wird eine Fehlermeldung ausgegeben und alle Elektromotoren EM der Maschine werden durch die Steuerung ST still gesetzt.Once a CCU or MCU processor malfunctions mechanical brake MBR was detected, the motor current I of the Elek tromotors EM switched off and this by the electro-magnetic Brake EBR braked. Furthermore, an error message is issued and all electric motors EM of the machine are shut down by the control ST set.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung zur Überprüfung einer me chanischen Motorbremse MBR eines Elektromotors EM. Zur Vereinfachung ist nicht die gesamte Maschine, sondern nur ein Elektromotor EM dargestellt, der mit einer mechanischen Bremse MBR, einem Drehgeber DG und einem Längenmeßsystem LS mechanisch gekoppelt ist. Weiterhin weist der Elek tromotor EM eine integrierte elektro-magnetische Bremse EBR auf. Die Aus gangssignale des Längenmeßsystems LS, des Drehgebers DG und eines Speichers SP für einen oder mehrere Schwellwerte Is werden an eine Steue rung ST, bestehend aus zwei Prozessoren CCU und MCU weitergeleitet. Die Steuerung ST ist mit der mechanischen Bremse MBR, der elektro-magneti schen Bremse EBR, und dem Elektromotor EM verbunden. An diese Bau gruppen werden durch die Steuereinheit ST Steuersignale bzw. der Motor strom I übertragen. Fig. 2 shows an arrangement according to the invention for checking a mechanical engine brake MBR of an electric motor EM. For the sake of simplicity, not the entire machine is shown, but only an electric motor EM, which is mechanically coupled to a mechanical brake MBR, a rotary encoder DG and a length measuring system LS. Furthermore, the electric motor EM has an integrated electro-magnetic brake EBR. The output signals from the length measuring system LS, the encoder DG and a memory SP for one or more threshold values Is are forwarded to a control ST, consisting of two processors CCU and MCU. The controller ST is connected to the mechanical brake MBR, the electro-magnetic brake EBR, and the electric motor EM. To these construction groups control signals or the motor current I are transmitted by the control unit ST.

Bei einer NC-Werkzeugmaschine, die Elektromotoren EM für die Achsan triebe der x-, y- und z-Achse sowie eventueller weiterer Achsen und für den Spindelantrieb aufweist, werden im Speicher SP regelmäßig mehrere Schwellwerte Is für die Motorströme abgespeichert. Dadurch wird berück sichtigt, daß für einen Achsantrieb und einen Spindelantrieb sicherlich unter schiedliche Elektromotoren EM benutzt werden. Weiterhin können für einen Elektromotor EM auch laufrichtungsabhängige Schwellwerte 15 abgespei chert sein, durch die, z. B. bei der z-Achse, berücksichtigt wird, daß dies eine vertikale Achse ist.In the case of an NC machine tool which has electric motors EM for the axis drives of the x, y and z axes and any other axes and for the spindle drive, several threshold values Is for the motor currents are regularly stored in the memory SP. This takes into account that for an axle drive and a spindle drive are certainly used under different electric motors EM. Furthermore, direction-dependent threshold values 15 can also be stored for an electric motor EM. B. in the z-axis, it is taken into account that this is a vertical axis.

Claims

1. A method for checking motor brakes for electric motors (EM), in particular NC machine tools or robots, the electric motor (EM) being coupled with a mechanical motor brake (MBR), characterized in that the mechanical brake to be checked (MBR) is activated, whereby a rotation of the rotor of the electric motor (EM) is prevented that the defined starting current (Ia) supplied to the electric motor (EM) or the starting voltage (Ua) applied to the electric motor (EM) is briefly changed, that a first value (I) of at least one motor parameter that changes as a result is determined by comparing this first value (I) with a second value (Is) of the motor parameter, which with the same starting current (Ia) or the same starting voltage (Ua) but not activated mechanical brake (MBR) was determined and that depending on the difference between the first value (I) and the second value (Is) of the engine parameter, failure of the mechani brake (MBR) is recognized.

2. The method according to claim 1, characterized in that by default the starting voltage (Ua) as the motor parameter, the motor current (I) and at Specification of the starting current (Ia) as the motor parameter, the motor voltage (U) is chosen and that the difference between the first (I) and two value (Is) is not allowed with a faultless mechanical brake (MBR) may be small.

3. The method according to claim 1, characterized in that as Motorpa rameter of the actual position value (I) is selected and that the difference between first (I) and second value (Is) with a faultless mechanical brake (MBR) must not be too small.

4. The method according to claim 1, characterized in that as Motorpa rameter (I) the speed of the electric motor (EM) is used and that the Difference between first (I) and second value (Is) in the event of an error free mechanical brake (MBR) must not be too small.

5. The method according to claim 1, characterized in that as Motorpa rameter (I) the vibration amplitude of the speed control loop of the Electric motor (EM) is used and that with an error-free mechani brake (MBR) the vibration amplitude in the speed control loop must exceed a minimum value.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that two or more engine parameters are selected and their Values (I, Is) determined and processed in independent channels be processed, whereby a secure monitoring is realized and that the two independent channels at least in part through independent Processors (MCU, CCU) of the control (ST) can be realized.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the second value (Is) for a motor parameter is unique in the manufacture Position or commissioning of the machine determined and in a Spei cher (SP) is stored or that the second value (Is) for a Engine parameters every time the mechanical brakes are checked (MBR) is determined again.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the defined starting current (Ia) supplied to the electric motor (EM) or the starting voltage (Ua) according to a step function or one Ramp function is changed and that the duration of the jump function is fixed in time and the duration of the ramp function by a starting rotary movement of the electric motor (EM) is limited.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that in the determination of the electric motor (EM) supplied define th starting current (Ia) or starting voltage (Ua) a possible Hal testrom or a holding voltage of an electric motor (EM) for an An driven along a vertical axis is taken into account.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the second value (Is) for a motor parameter for both turning direction conditions of the electric motor (EM) is determined.

11. Arrangement for the safe checking of motor brakes for electromo gates (EM) for NC machine tools or robots, in the Electric motor (EM) with a mechanical brake (MBR), an elec tro-magnetic brake (EBR) and at least one measuring system (DG, LS) is mechanically coupled and in which a control (ST) with the Electric motor (EM), the mechanical brake (MBR), the electro-ma magnetic brake (EBR) and at least one measuring system (DG, LS) is connected, characterized in that the control (ST) with egg memory (SP) for storing values for motor parameters (Is) connected is.

12. Machine, in particular machine tool or robot, which Electric motors (EM) for moving machine components shows, characterized in that for the drives of the Maschi provided electric motors (EM) each one An regulations for the safe checking of motor brakes (MBR) for electrical motors (EM) included.